Khi đó hai vế đều không âm và bình phương ta thu được phương trình tương đương... Giải hệ này ta được nghiệm của phương trình.
Trang 1SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
ĐỀ TÀI:
"GIÚP HỌC SINH LỚP 10 RÈN LUYỆN KĨ NĂNG GIẢI PHƯƠNG
TRÌNH VÀ BẤT PHƯƠNG TRÌNH VÔ TỈ "
Trang 2I ĐẶT VẤN ĐỀ:
Trong chương trình Toán THPT, mà cụ thể là phân môn Đại số 10, các em học sinh đã được tiếp cận với phương trình và bất phương trình chứa ẩn dưới dấu căn cũng như cách giải một vài dạng toán cơ bản của phần này Tuy nhiên trong thực tế các bài toán giải phương trình và bất phương trình chứa ẩn dưới dấu căn rất phong phú và đa dạng Đặc biệt, trong các đề thi Đại học - Cao đẳng - THCN các em sẽ gặp một lớp các bài toán về phương trình, bất phương trình vô tỉ mà chỉ có một số ít các em biết phương pháp giải nhưng trình bày còn lủng củng, chưa được gọn gàng sáng sủa, thậm chí còn mắc một số sai lầm không đáng có trong khi trình bày
Trong SGK Đại số lớp 10 nâng cao, phần phương trình và bất phương trình có chứa dấu căn chỉ là một mục nhỏ trong bài: Một số phương trình và bất phương trình quy về bậc hai của chương IV Thời lượng dành cho phần này lại rất ít, các ví dụ và bài tập trong
phần này cũng rất hạn chế và chỉ ở dạng cơ bản Nhưng trong thực tế, để biến đổi và giải chính xác phương trình và bất phương trình chứa ẩn dưới dấu căn đòi hỏi học sinh phải nắm vững nhiều kiến thức, phải có kĩ năng biến đổi toán học nhanh nhẹn và thuần thục Muốn vậy, trong các tiết luyện tập giáo viên cần tổng kết lại cách giải các dạng phương trình và bất phương trình thường gặp, cũng như bổ sung thêm các dạng bài tập nâng cao, đặc biệt là rèn luyện cho học sinh kĩ năng giải phương trình và bất phương trình vô tỉ bằng phương pháp đặt ẩn phụ
Giới hạn nghiên cứu của đề tài:
- Phương trình và bất phương trình vô tỉ: Các dạng toán cơ bản và nâng cao nằm trong chương trình Đại số 10
Trang 3- Một số bài toán giải phương trình và bất phương trình vô tỉ trong các đề thi Đại học
- Cao đẳng
II CƠ SỞ LÍ LUẬN:
Nhiệm vụ trọng tâm trong trường THPT và hoạt động dạy của thầy và hoạt động học của trò Đối với người thầy, việc giúp học sinh củng cố những kiến thức phổ thông nói chung, đặc biệt là kiến thức thuộc bộ môn Toán học là việc làm rất cần thiết
Muốn học tốt môn Toán, các em phải nắm vững những tri thức khoa học ở môn Toán một cách có hệ thống, biết vận dụng lý thuyết một cách linh hoạt vào từng bài toán cụ
thể Điều đó thể hiện ở việc học đi đôi với hành, đòi hỏi học sinh phải có tư duy logic và
suy nghĩ linh hoạt Vì vậy, ttrong quá trình dạy học giáo viên cần định hướng cho học sinh cách học và nghiên cứu môn Toán một cách có hệ thống, biết cách vận dụng lí thuyết vào bài tập, biết phân dạng bài tập và giải một bài tập với nhiều cách khác nhau
III CƠ SỞ THỰC TIỄN:
Bài toán giải phương trình và bất phương trình vô tỉ học sinh chỉ được học trong
chương trình Đại số 10 Tuy nhiên, thời lượng dành cho phần này này rất ít, học sinh không được tiếp cận nhiều dạng toán khác nhau Trong SGK Đại số lớp 10 nâng cao chỉ đưa ra ba dạng cơ bản: A B, A B và A B, phần bài tập cũng chỉ nêu những bài tập
nằm trong ba dạng này Tuy nhiên, trong thực tế phương trình và bất phương trình vô tỉ
rất đa dạng và phong phú Trong quá trình học Toán ở lớp 11 và 12, khi gặp phải những bài toán đưa về phương trình và bất phương trình vô tỉ, đa số học sinh đều lúng túng, thường giải sai và thậm chí không biết cách giải Đặc biệt, các đề thi Đại học - Cao đẳng các em sẽ gặp phương trình và bất phương trình vô tỉ ở nhiều dạng khác nhau chứ không chỉ nằm trong khuôn khổ ba dạng trên Vì vậy, việc giúp cho các em có kĩ năng tốt, cũng
như cung cấp thêm các phương pháp giải phương trình và bất phương trình vô tỉ là rất
Trang 4cần thiết nhằm đáp ứng nhu cầu thực tế hiện nay Một điều rất quan trọng là trong quá
trình giải phương trình và bất phương trình vô tỉ, giáo viên cần phải lưu ý cho học sinh
các sai lầm thường mắc phải và phân tích nguyên nhân sai lầm để các em hiểu sâu hơn nhằm có được một bài giải tốt sau này
IV NỘI DUNG:
A Phương pháp biến đổi tương đương:
Nội dung của phương pháp này là sử dụng các tính chất của lũy thừa và các phép biến đổi tương đương của phương trình, bất phương trình nhằm đưa các phương trình và bất phương ban đầu về phương trình và bất phương trình đã biết cách giải
1) Dạng f(x) g(x) :
Ví dụ 1: Giải phương trình: 2x 1 3x 1
Hướng dẫn giải: Ta thấy VT luôn không âm, do đó nếu VP âm thì phương trình vô nghiệm, nên ta chỉ cần giải phương trình khi 3x 1 0
3
1
x Khi đó hai vế đều không
âm và bình phương ta thu được phương trình tương đương.
9
4 0
9
4 , 0 3 1 0
4
1 )
1 3 ( 1
2
0 1 3
2
x x
x x
x
x x
x
x
pt
Nhận xét: *
) ( ) (
0 ) ( )
( )
x g x f
x g x
g x
f (không cần đặt đk: f(x) 0)
* Ở bài toán trên ta có thể giải bằng cách đặt ẩn phụ: t 2 x 1
Ví dụ 2: Giải phương trình: x 4 1 x 1 2x
Hướng dẫn giải: ĐK: 4 x21(*)
Trang 5pt x 4 1 2x 1 x x 4 1 2x 2 ( 1 2x)( 1 x) 1 x
0 0
7
1 )
1 )(
2 1 ( ) 1 2 (
0 1 2 )
1 )(
2 1 ( 1
2
2
x x
x x
x x
x x
x
Đối chiếu đk (*) ta thấy x = 0 thỏa mãn Vậy nghiệm của pt đã cho là x = 0
Mục đích của việc làm này là tạo ra hai vế của phương trình luôn cùng dấu để sau khi bình phương ta thu được phương trình tương đương.
2) Dạng f(x) g(x) :
) ( ) (
0 ) (
0 ) ( )
( )
(
2 x g x f
x f
x g x
g
x
f
Ví dụ 3: Giải phương trình: 2 2 6 1 2
Giải:
2 2
2
) 2 ( 1 6 2
0 1 6 2
0 2 )
1
(
x x
x
x x x
0 3
7 3 2
7 3
2
2 x x
Vx x
x
3
7 3 2
7 3
2
x
Vx x
x
3 2
7
3
3) Dạng f(x) g(x) :
) ( ) (
0 ) (
0 ) (
0 ) ( )
(
)
(
2 x g x f
x g
x g
x f x
g
x
f
Ví dụ 4: Giải bpt:
3
7 3 3
) 16 (
2 2
x
x x
x
Giải: ĐK: x 4
Trang 6bpt
2 2
2 2
) 2 10 ( ) 16 ( 2
0 2 10
0 2 10
0 16 2
10 ) 16 ( 2 7
3 ) 16 (
2
x x
x x
x x
x x
x x
34 10 5
34
10
5
x x
Ví dụ 5: Giải phương trình: 2 6 2 1 1
x
Giải:
) 1 ( 1 6
1 1
1 6
1 )
1 ( 1 6 2
0 1
x x
x x
x
x x
x x
x pt
0 4
1
2
x
x
x
Ví dụ 6: Giải phương trình: x(x 1 ) x(x 2 ) 2 x2
Hướng dẫn giải: ĐK: (*)
0 1 2
x x
x
Pt 2 2 2 2 ( 1 )( 2 ) 4 2 2 2 ( 2 2 ) ( 2 1 )
2 2
2
2
) 1 2 ( ) 2 (
8 9
0 0
9 8
2
x
x x
Qua ví dụ trên, lưu ý cho học sinh các điểm sau:
1) Bài toán trên còn có cách giải như sau:
* x = 0 là một nghiệm của phương trình.
x
8
9 1
4 4 8
4
4 2 2
* x 2 pt x( 1 x) x( x 2 ) 2 ( x)( x)
Trang 79 1
2 2 2
2 2
Vậy nghiệm của phương trình đã cho là: x = 0 và x = 89
2) Khi biến đổi như trên, chúng ta thường mắc sai lầm khi cho rằng ab a b! Đẳng thức này chỉ đúng khi a, b 0 Nếu a, b 0thì ab a b.
Ví dụ 7: Giải phương trình: 3 x 1 3 x 2 3 2x 3
pt
(*) 0 ) 3 2 )(
2 )(
1
(
3 2 2 1
3
3 3
3
x x
x
x x
x
2
3
; 2
;
Qua ví dụ trên, lưu ý cho học sinh các điểm sau:
a) Khi giải phương trình trên chúng ta thường biến đổi như sau:
?
! 0 ) 3 2 )(
2 )(
1 ( 3 2 ) 2 1
( 2 )(
1 (
3
3
không phải là phép biến đổi tương đương! Vì ở đây chúng ta đã thừa nhận phương trình ban đầu có nghiệm Do đó để có được phép biến đổi tương đương thì ta phải đưa về hệ như trên Chẳng hạn ta xét pt sau:
0 1
1 1 ) 1 1
( 1 3 2 1 1
3
Thay x = 0 vào phương trình ban đầu ta thấy x = 0 không thỏa mãn.
b) Với dạng tổng quát: 3 a 3 b 3 c ta lập phương hai vế và sử dụng hằng đẳng thức
) ( 3 )
(ab 3 a3 b3 ab ab , ta có phương trình tương đương với hệ:
0
3 3
3 3 3
c b a b a
c b a
Giải hệ này ta được nghiệm của phương trình.
Trang 8Ví dụ 8: Giải phương trình: a) 2 7 7
x
b) 4 1 3 2 x53
x
Hướng dẫn giải: a) 2 ( 7 ) ( 7 ) 0 ( 7 )( 7 1 ) 0
1 7
7
x x
x x
2
2
29
1
x
x Vậy pt đã cho có hai nghiệm: x 2 và x1 229
b) pt 5 ( 4x 1 3x 2 ) ( 4x 1 ) ( 3x 2 )
) 2 3 1 4 ).(
2 3 1 4 ( ) 2 3 1
4
(
0 2 3 1
4
0 2 3 1
x x
x x
Nhận xét: *Với phương trình (1) ta có thể giải như sau:
Đặt y x 7ta có hệ phương trình:
7
7 2
2
y x
x y
, trừ vế theo vế hai phương trình trên ta được: (yx)(y x 1 ) 0 Giải ra ta tìm được x.
* Dạng tổng quát của pt (1) là: x2 xa a
*Với pt (2) ta còn có cách giải khác như sau:
2 2 3
) 2 ( 3 3 1 4
) 2 ( 4 5
2 2
2 3 3 1
x
x x
x x
x x
5
1 ) 2 2 3 )(
3 1
4
(
1 1 4 2
3
2
x x
x x
x
Vì VT(*) < 0 (do )
3
2
x nên (*) vô nghiệm.
Ví dụ 9: Giải các bất phương trình sau:
) 1
1
2
x
x
Trang 9Hướng dẫn giải:
a) ĐK: x 1
*Với x = 0 ta thấy bất phương trình luôn đúng
*Với x 0 1 x 1 0 Nhân lượng liên hợp ở vế trái của bpt ta được:
8 3
1 4
) 1 1
( 4 )
1 1
.(
)
1
1
(
) 1
1
2 2
2 2
x x
x x
x x x
x x
Vậy nghiệm của bất phương trình đã cho là: T [ 1 ; 8 )
b) Ta xét hai trường hợp:
TH 1: 2 2 3 2 0 2
x Vx 21, khi đó bpt luôn đúng
2
1 3
0
2 2
1 0
3
0 2 3 2
2
2
Vx x
Vx x
x x
x x
Vậy nghiệm của bpt đã cho là: ] { 2 } [ 3 ; )
2
1
;
Qua ví dụ trên, lưu ý cho học sinh các điểm sau:
*Ở bài toán (2) ta thường không chú ý đến trường hợp 1, đây là sai lầm mà chúng ta thường gặp trong giải phương trình và bất phương trình vô tỉ.
*Khi giải bất phương trình, nếu ta muốn nhân hoặc chia hai vế của bất phương trình cho một biểu thức thì ta phải xác định được dấu của biểu thức đó Nếu chưa xác định được dấu của biểu thức mà ta muốn nhân thì ta có thể chia làm hai trường hợp.
Ví dụ 10: Tìm m để phương trình:
1 3
2 2
mx x
x có hai nghiệm phân biệt
Trang 10Hướng dẫn giải:
(*) 0 4 ) 2 (
1
x
x
Phương trình (*) luôn có hai nghiệm:
0 2
8 4 2
; 0 2
8 4
2 2
1 m m m
x m
m
m
Phương trình đã cho có hai nghiệm (*) có hai nghiệm phân biệt 1
2 8
4 )
4 (
4 8
4 4
2
m m m
m m
m m x
Vậy m 2 là những giá trị cần tìm
B Phương pháp đặt ẩn phụ:
Dạng 1: F(n f(x) 0, với dạng này ta đặt: t n f(x) (nếu n chẵn thì phải có điều kiện
)
0
t và chuyển về phương trình F(t) = 0, giải phương trình này ta tìm được t x. Trong dạng này ta thường gặp dạng bậc hai: af(x) b f(x) c 0
Ví dụ 1: Giải các phương trình sau:
a) 2 2 11 31
x
Hướng dẫn giải:
a) Đặt: 2 11 ,
x
t t 0 Khi đó phương trình đã cho trở thành:
5 6
11 6
0
2
t
, t 0 Pt đã cho trở thành:
2
109 3 0
25 3 5
3 5
0
10
t
Ví dụ 2: Tìm m để phương trình sau có nghiệm: x2 2x 2m 5 2x x2 m2
Hướng dẫn giải: Đặt: t 5 2x x2 6 (x 1 ) 2 t [ 0 ; 6 ] và x2 2x 5 t2
Trang 11Khi đó phương trình đã cho trở thành: 2 2 2 5 0 (*) 5
t
Phương trình đã cho có nghiệm (*) có nghiệm t [ 0 ; 6 ], hay:
5 6 5
5 6 5
6 5
0
6 5
0
m
m m
m
Dạng 2: m[ f(x) g(x ] 2n f(x).g(x) n[f(x) g(x)] p 0
Với dạng này ta đặt: t f(x) g(x) Bình phương hai vế ta sẽ biểu diễn được những đại lượng còn lại qua t và chuyển phương trình (bpt) ban đầu về phương trình (bpt) bậc hai đối với t.
Ví dụ 3: Cho phương trình: 3 x 6 x m ( 3 x)( 6 x)
a) Giải phương trình khi m 3
b) Tìm m để phương trình đã cho có nghiệm
Hướng dẫn giải: Đặt: 3 6 2 9 2
Áp dụng BĐT Côsi ta có: 2 ( 3 x)( 6 x) 9nên từ (*) 3 t 3 2
Phương trình đã cho trở thành: t m t t 2t 9 2m
2
2
a) Với m 3, ta có pt: t2 2t 3 0 t 3 thay vào (*) ta được:
6
3 0
) 6
)(
3
(
x
x x
b) Phương trình đã cho có nghiệm ( 1 )có nghiệm t [ 3 ; 3 2 ]
Xét hàm số: ( ) 2 2 9
t t t
f với t [ 3 ; 3 2 ], ta thấy f (t)là hàm đồng biến
] 2 3
; 3 [ , 2 6 9 ) 2 3 ( ) ( )
3
(
2
9 2 6 2 6 9 2 6 ] 2 3
; 3
t
Trang 12Vậy: m ; 3 ]
2
9 2 6
là những giá trị cần tìm
Qua ví dụ trên, lưu ý cho học sinh điểm sau:
Nếu hàm số xác định trên D và có tập giá trị là Y thì phương trình f(x) k có nghiệm trên
D k Y.
Ví dụ 4: Giải phương trình: 2x 3 x 1 3x 2 ( 2x 3 )(x 1 ) 16
Hướng dẫn giải: ĐK: x 1
Đặt: t 2x 3 x 1 ,t 0 2 3 2 ( 2 3 )( 1 ) 4 (*)
Khi đó phương trình trở thành: 2 20 2 20 0 5
t
Thay t 5vào (*) ta được: 21 3 2 2 2 5 3
12 20 8 9 126 441
7 1
2 2
x x
x x
x
0 429 146
7 1
x
x
3
x là nghiệm của phương trình đã cho
Dạng 3: F(n f(x) ,n g(x ) 0, trong đó f (x)là một pt đẳng cấp bậc k
Với dạng này ta xét hai trường hợp:
TH 1: g(x) 0 xét trực tiếp
TH 2: g(x) 0chia hai vế phương trình cho g k (x) và đặt n
x g
x f t
) (
) (
ta được phương trình
0
)
(
1 t
F là phương trình đa thức bậc k
Ta thường gặp dạng: a.f(x) b.g(x) c. f(x)g(x) 0
Ví dụ 5: Giải phương trình: 5 3 1 2 ( 2 2 )
Giải: x 1 Ta có: Pt 5 ( 1 )( 2 1 ) 2 ( 2 1 ) 2 ( 1 )
Trang 130 2 1
1 5
1
1
x x
x x
x
x (Do x2 x 1 0 , x).
1
1
x x
x
2 1
2 0
2 5
2 2
t
t t
1
1
x x
x
*
2
37 5 0
3 5 4
1 1
1 2
2
x x
x
t
Chú ý: Trong nhiều bài toán, ta có thể đưa vào những ẩn phụ khác để làm đơn giản hình
thức bài toán và từ đó dễ dàng tìm được lời giải Chẳng hạn ta xét ví dụ sau:
Ví dụ 6: Giải phương trình: 2 2 2 1 3 2 4 1
x
Hướng dẫn giải: Đặt: a x2 2x,b 2x 1 3x2 4x 1 3a2 b2
Phương trình trở thành:
0
2
5 1 2 2
5
Giải phương trình này ta được nghiệm x12 5 và đây là nghiệm duy nhất của phương trình đã cho
Ví dụ 7: Tìm m để phương trình sau có nghiệm:
4 2 1 2
1 1
3 x m x x (ĐH Khối A - 2007)
Hướng dẫn giải: ĐK: x 1
*x 1 là nghiệm phương trình m 0
* x 1 , chia hai vế phương trình cho 4 x2 1ta được: 2
1
1 1
1
x
x m x